5G通信技術(shù)應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)探討

譚 劍

（廣東正邦電力通信工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

社會(huì)的快速發(fā)展，使人們對(duì)通信的需求和要求不斷提升。通信技術(shù)的快速發(fā)展，為人們的生活和工作帶來了更多便利，人們可以隨時(shí)隨地獲取到自身想要的信息，不受時(shí)間與空間的限制。因此，本文將重點(diǎn)闡述5G通信技術(shù)的應(yīng)用場景和關(guān)鍵技術(shù)。

1 通信技術(shù)發(fā)展歷程

移動(dòng)通信技術(shù)始于20世紀(jì)80年代，在經(jīng)過不斷發(fā)展后，使人們的生活與工作方式發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，已成為促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更好發(fā)展的關(guān)鍵。從移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展過程來看，大概每10年就會(huì)經(jīng)歷一場技術(shù)變革：第1代通信技術(shù)采用純模擬電子系統(tǒng)，使用頻分多址技術(shù)；第2代通信技術(shù)是數(shù)字系統(tǒng)，采用GSM系統(tǒng)，并使用時(shí)分多址技術(shù)；第3代通信技術(shù)采用碼分多址技術(shù)，并合理應(yīng)用卷積碼技術(shù)和Turbo信道編碼技術(shù)；第4代通信技術(shù)能合理應(yīng)用正交頻分復(fù)用技術(shù)和智能天線MIMO技術(shù)；第5代通信技術(shù)相較于先前的通信技術(shù)而言，具有自身的標(biāo)志性指標(biāo)，即Gb/s量級(jí)的用戶體驗(yàn)速率，體現(xiàn)出5G通信技術(shù)的高速率化特點(diǎn)。5G通信技術(shù)能合理應(yīng)用不同的新型技術(shù)，對(duì)提升人們的生活質(zhì)量和生活水平具有重要作用。

2 5G通信技術(shù)應(yīng)用場景

5G通信技術(shù)應(yīng)用場景如圖1所示。

2.1 在安卓系統(tǒng)核心層的應(yīng)用

5G通信技術(shù)能與安卓系統(tǒng)的核心層對(duì)接。加大安卓系統(tǒng)對(duì)自身開源代碼的研究力度，創(chuàng)新與完善5G通信技術(shù)，使5G通信技術(shù)可以更快地適應(yīng)并接受安卓系統(tǒng)[1]。5G通信技術(shù)應(yīng)用在安卓系統(tǒng)的核心層時(shí)，可將其分為應(yīng)用程序?qū)?、運(yùn)行時(shí)層以及系統(tǒng)內(nèi)核層等層次，在保證安卓系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行中發(fā)揮著不可替代的作用。5G通信技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用，完善了安卓系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間，提升了通信的傳輸質(zhì)量。

圖1 5G通信技術(shù)應(yīng)用場景

2.2 在云計(jì)算中的應(yīng)用

5G通信技術(shù)能實(shí)現(xiàn)與云計(jì)算的有效對(duì)接。云計(jì)算在我國通信技術(shù)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。將5G通信技術(shù)與云計(jì)算進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能促使移動(dòng)通信采用多種計(jì)算方式，提升系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量。目前，人們的生產(chǎn)和生活都逐漸朝著移動(dòng)通信客戶端方向發(fā)展，5G通信技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)朝著低能耗和高智能方向發(fā)展，用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)將更加具體和完善，可以為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。

2.3 在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

在社會(huì)的快速發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮著不可替代的作用，對(duì)社會(huì)的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了很大影響。很多物聯(lián)網(wǎng)終端都處在移動(dòng)狀態(tài)，將無線通信技術(shù)作為核心與保障，才能更好地實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建目標(biāo)[2]。信息傳輸中會(huì)受到不同因素的影響，可能會(huì)導(dǎo)致傳輸延遲、傳輸效率降低等，從而影響物聯(lián)網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，將5G通信技術(shù)應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)云服務(wù)器和基站的合理應(yīng)用，確保物聯(lián)網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 5G通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 多載波技術(shù)

多載波技術(shù)是5G通信技術(shù)中的重要組成部分。通過應(yīng)用多載波技術(shù)，使得5G通信技術(shù)的傳輸速率更高。想要保證良好的傳輸速度，需要使用1 GHz寬帶的頻率資源。但是，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)由于受到環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等不同因素的影響，無法及時(shí)獲取相應(yīng)的寬帶頻率資源。這種情況下，想要保證傳輸?shù)母咝?，可以合理?yīng)用多載波技術(shù)[3]。多載波技術(shù)的核心是有效控制對(duì)子載波寬帶的設(shè)置，將子載波交疊程度控制在合理范圍內(nèi)，保證相鄰子載波間互不影響，為零散頻譜資源的合理利用打下了良好基礎(chǔ)。

3.2 密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是5G通信技術(shù)中的重要組成部分。隨著人們生活質(zhì)量的不斷提升，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)有了更高的需求與要求。不同人群對(duì)傳輸速度的需求不同，因此在數(shù)據(jù)傳輸過程中具備一定的差異性。將密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于5G通信技術(shù)，可進(jìn)一步完善5G通信技術(shù)的性能。從目前密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用效果可以看出，該技術(shù)并不成熟。使用過程中，信號(hào)經(jīng)常受到不同因素的干擾。想要解決這一問題，需要提升信號(hào)的抗干擾能力。5G通信技術(shù)由蜂窩和臨時(shí)微蜂窩等組成，密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)積極影響5G通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，提高無線資源的利用率，拓展網(wǎng)絡(luò)容量。因此，需加大對(duì)密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究力度，不斷優(yōu)化與完善密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

3.3 非正交多址接入技術(shù)

傳統(tǒng)通信中，正交多址接入技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，在4G通信技術(shù)中更是發(fā)揮著不可替代的作用。正交多址接入技術(shù)能將信道劃分為不同的正交子信道，通過應(yīng)用子載波的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)子信道的調(diào)節(jié)[4]。不同子載波間能互相傳輸，減少了子載波間的干擾與影響。5G通信技術(shù)具備較強(qiáng)的適應(yīng)性，能主動(dòng)引入干擾信息，其系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)設(shè)置接收機(jī)刪除干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的正確解讀，從而提升移動(dòng)終端的信息容納量。

3.4 無線傳輸技術(shù)

無線傳輸技術(shù)對(duì)發(fā)揮5G通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、提升信息的傳輸質(zhì)量具有重要作用。

3.4.1 MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)是多輸入多輸出技術(shù)，指無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)利用多重天線實(shí)現(xiàn)同步收發(fā)，由多個(gè)天線達(dá)到多發(fā)多收的效果。MIMO技術(shù)在提升系統(tǒng)信道容量過程中不需要增加頻譜帶寬。在4G通信技術(shù)中，正交頻分復(fù)用技術(shù)的應(yīng)用使得多天線技術(shù)得到了更好發(fā)展，天線從2T2R發(fā)展到8T8R和8T16R[5]。在現(xiàn)有多天線基礎(chǔ)上調(diào)整增加天線數(shù)量，在空間上為獨(dú)立的空間數(shù)據(jù)流提供了支撐，提升了系統(tǒng)的頻譜利用率，可滿足5G系統(tǒng)的容量需求和速率需求。

3.4.2 超密集組網(wǎng)技術(shù)

5G通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中應(yīng)用了許多新型無線技術(shù)和無線接入技術(shù)，形成了多層覆蓋的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。超密集組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用需要在基站部署的基礎(chǔ)上進(jìn)行，以提升頻率的復(fù)用效率。

3.5 毫米波頻段技術(shù)

5G通信技術(shù)內(nèi)部的頻譜資源數(shù)量增多，很多傳輸速度較快的資源也被應(yīng)用在通信系統(tǒng)中。在頻譜資源的應(yīng)用中存在很多問題，如信息通道堵塞問題。在5G通信中為避免此類情況，可以應(yīng)用毫米波頻段技術(shù)，使5G通信技術(shù)提供的頻譜資源更加穩(wěn)定。例如，韓國著名企業(yè)三星公司通過應(yīng)用毫米波頻段技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1.056 Gb/s傳輸速度在2 000 m距離內(nèi)的傳輸。但是，在實(shí)際應(yīng)用中還需要對(duì)一些問題進(jìn)行充分考慮與分析。在應(yīng)用毫米波頻段技術(shù)時(shí)，不可使用傳統(tǒng)接頭方式，因?yàn)閭鹘y(tǒng)接頭方式不僅無法達(dá)到應(yīng)有的效果，而且可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，需利用天線一體化發(fā)揮毫米波頻段技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。目前，毫米波頻段技術(shù)具備的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容較為復(fù)雜，且發(fā)射波長較小，需盡量分離波頻段和系統(tǒng)內(nèi)部的中頻子系統(tǒng)，保障通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.6 D2D移動(dòng)通信技術(shù)

圖2 基站

傳統(tǒng)通信技術(shù)中，通常會(huì)將基站作為傳輸中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸目標(biāo)的全覆蓋，避免出現(xiàn)遺漏（如圖2所示）。然而，實(shí)際應(yīng)用過程中基站不能移動(dòng)，中繼站無法變更，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活度相對(duì)較低，存在較強(qiáng)的局限性。5G通信技術(shù)的發(fā)展中數(shù)據(jù)流量不斷增加，用戶覆蓋面更加廣泛。為避免出現(xiàn)此類情況，可以應(yīng)用D2D移動(dòng)通信技術(shù)。D2D移動(dòng)通信技術(shù)可以在沒有基站中轉(zhuǎn)的背景下，保障各個(gè)通信設(shè)施間的通信，發(fā)揮通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接模式的創(chuàng)新及網(wǎng)絡(luò)接入模式的完善。不同設(shè)備間的通信采用間距較短的直接通信模式，可提升信道質(zhì)量、提升運(yùn)行效率、保證數(shù)據(jù)傳輸效率以及降低功率損耗等。在關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用中，需充分發(fā)揮D2D移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值，提升頻譜資源的利用率。

4 結(jié) 論

綜上所述，5G通信技術(shù)在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，需要加大研發(fā)力度，應(yīng)用更多的先進(jìn)技術(shù)滿足人們的通信需求，為人們帶來更高質(zhì)量的通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)我國通信事業(yè)的更好發(fā)展。